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液压控制工程课程的心得体会

液压控制工程课程的心得体会

液压控制工程课程的心得体会

《液压控制系统》课程的心得体会

1042811202陈德阳

液压伺服控制系统,是在液压传动和自动控制理论基础上建立起来的一种自动控制系统。

近年来,随着自动控制的发展,无论是电气或液压伺服系统,在所有的工业部门中都开始得到应用,并普遍地为人们所熟知起来。

由于其具有结构紧凑、尺寸小、重量轻、出力大,刚性好,响应快,精度高等特点,因而在工业上获得了广泛的应用。

《液压控制系统》这门课是自己选择的专业选修课,这门课程是《液压与气压传动》和《控制工程基础》的综合。

主要介绍了液压放大元件,液压动力元件,机液伺服系统,电液伺服阀,电液伺服系统,液压伺服系统设计等。

液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。

在这种系统中,输出来那个能够自动地,快速而准确的复现输入量的变化规律。

与此同时,,还对输入信号进行功率放大,因此也是一个功率放大装置。

液压伺服控制系统的优点

现对液压伺服控制系统在设计和应用中体现的优缺点进行一下归纳和总结。

同机电伺服系统、气动伺服系统相比较,液压伺服系统具有以下的突出特点,以致成为采用液压系统而不采用其他控制系统的主要原因:

1、重量比大

在同样功率的控制系统中,液压系统体积小,重量轻。

这是因为对机电元件,例如电动机来说,由于受到激磁性材料饱和作用的限制,单位重量的设备所能输出的功率比较小。

液压系统可以通过提高系统的压力来提高输出功率,这时只受到机械强度和密封技术的限制。

在典型的情况下,发电机和电动机的功率比仅为16.8W/N,而液压泵和液压马达的功率重量比为168W/N,是机电元件的10倍。

在航空、航天技术领域应用的液压马达是675W/N。

直线运动的动力装置更加悬殊。

这个特点,在许多场合下,在采用液压伺服而不采用其他伺服系统的重要原因,也是直线运动系统控制系统中多用液压系统的重要原因。

例如在航空、特别是导电、飞行器的控制中液压伺服系统得到了很广泛的应用。

几乎所有的中远程导弹的控制系统都是采用液压控制系统。

2、力矩惯量比大

一般回转式液压马达的力矩惯量比是同容量电动机的10倍至20倍,一般液压马达为61x10Nm/Kgm2。

力矩惯量比大,意味着液压系统能够产生大的加速度,也意味着时间常数小,响应速度快,具有优良的动态性能。

因为液压马达或者电动机消耗的功率一部分来克服负载,另一部分消耗在加速液压马达或者电动机本身的转子。

所以一个执行元件是否能够产生所希望的加速度,能否给负载以足够的实际功率,主要受到它的力矩惯量比的限制。

这个特点也是许多场合下采用液压系统,而不是采用其他控制系统的重要原因。

例如火箭炮武器的防真系统中,要求平台有极大的加速度,具有很高的响应频率,这个任务只有液压系统可以胜任。

3、液压马达的调速范围宽

所谓调速范围宽是指马达的最大转速与最小平稳转速只比。

液压伺服马达的调速范围一般在400左右,好的上千,通过良好的回路设计,闭环系统的调速范围更宽。

这个指标也常常是采用液压伺服系统的主要原因。

例如在跟踪导弹、卫星等飞行器的雷达、光学跟踪装置,在导弹起飞的的初始阶段,视场半径很小,要求很大的跟踪角速度,进入轨道后视场半径变小,要求跟踪的角速度很小,因此要求系统的整个跟踪范围很大。

所以对于液压伺服系统有着良好的调速变化性能,也是其他控制系统无法比拟的优势。

液压伺服系统很容易通过液压缸实现大功率的直线伺服驱动,而且结构简单。

若采用以电动机为执行元件的机电系统,则需要通过齿轮齿条等装置,将旋转运动变换为直线运动,从而结构边的复杂,而且会因为传动链的间隙而带来很多问题;若采用直线式电机,体积重量将大大增加。

从力质量比来说,支流直线式电动机的力质量比为130N/Kg,而直线式液压马达(油缸)的力质量比是13000N/Kg,是电机元件的100倍。

所以在负载要求做直线运动的伺服系统中,液压系统比机电系统有着明显的优势。

4、液压伺服的刚度比较大

在大的后坐力或冲击震动下,如不采用液压系统,有可能导致整体机械结构的变形或损坏。

特别是在导弹发射或火箭炮发射时候,由于瞬间冲击波比较大,为了保证整个系统的稳定以及安全性,必须采用液压伺服系统技术。

由于液压缸可以装载溢流阀,所以在大的震动和冲击下可以有溢流作用,保证了整个系统的安全和稳定性。

液压伺服控制系统的缺点

1、使用不方便,维护困难。

在研制过程中,经常需要增添或者更换,甚至去掉一些元件,修改一些管路;在使用过程中,一旦出现故障,需要检测和排除故障,不可避免的要拆卸管路,更换元件,这时需要到钳子、扳手,大动干戈,甚至弄的满地是油污,令人讨厌。

机电系统,可以方便的使用万用表和示波器等电子仪器来检查故障,需要修改线路、更换元件时,只需要一把电烙铁、一把镊子就可以解决问题,十分方便、十分干净。

2、泄漏,液压系统常常难以保证没有泄漏,总是或多或少的有写油液漏出,严重的甚至满地都是。

这是在电子设备、医疗机械、食品加工机械、工艺品加工机械中失去市场的主要原因。

3、过载能力低。

若液压系统的额定工作压力为140×105Pa,则允许的最大工作压力不超过210×105Pa;而电动机的过载能里要很强,例如无槽电动机瞬时过载功率是额定功率的7~8倍。

这个缺点也是在某些场合下限制了液压伺服系统的使用,例如在高炮武器中,为了对付飞机等高速移动的目标,跟踪装置需要掉转180度,起加速度达到15rad/s2,需要消耗很大的功率,但是在正常跟踪状态下,负载消耗的功率是很小的,由于液压系统的瞬时过载能力差,不得不选用大容量的电子系统。

4、噪声比较大,这是液压系统中又一个缺点,在许多场合也是防碍选用液压系统的重要原因。

不适宜做远距离的传输,因为一方面由于铺设管路带来了许多不便,另一方面,控制点远距离油源还会降低系统的动态性能。

液压伺服控制的发展和应用

早在第一次世界大战前,液压伺服控制已开始应用于海军舰艇中,作为操舵装置,到第二次世界大战期间及以后,由于军事的刺激,自动控制特别是武器和飞行器控制系统的研究得到进一步的发展。

液压伺服控制因响应快,精度高和功率-重量比大等特点而受到特别的重视。

特别是近几十年,由于整个工业技术的发展,尤其是军事和航空航天技术的发展,促使液压伺服控制得到迅速发展。

使这门技术无论在元件还是系统方面,还是在理论与应用方面都日趋完善和成熟,形成一门新兴的科学技术。

目前,液压伺服系统特别是电液伺服系统已成为武器自动化和工业自动化的一个重要方面。

凡是需要大功率,快速,精准反应的控制系统,都已经有了应用。

在国防工业中,如飞机的操纵系统,导弹的自动控制系统,火炮操纵系统,坦克火炮稳定装置,雷达跟踪系统和舰艇的操舵装置系统中。

在一般工业中,用于机床,冶炼,轧钢,铸锻,动力,工程机械,矿山机械,建筑机械,拖拉机,船舶等系统中。

下面谈谈我对液压伺服控制这门课的学习方法

从学生的角度出发,我们必须培养对其的兴趣。

通过对《液压控制系统》这门功课兴趣的培养,深入学习其基本原理和操作技能,培养我们的分析解决能力,并且努力发挥自身主观能动,积极思考,激发学习当中的潜能。

当然除了具备以上这些就想学好这门功课,说实话很难,不管做什么或者学习什么,都要讲究方法。

1)安排好学习中的诸多环节

学习《液压控制系统》理论课时,按照预习→听讲→巩固(做作业、讨论)→复习这个环节进行着每一节课程,特别是上课一定要时刻保持着清醒的头脑,认真听讲,勤于思考,提高上课效率,掌握每一个理论的作用,尤其那些特别重要的概念,我们要反复思考,不懂的知识点要及时与同学交流或者请教老师将其解决。

2)善想、勤问、乐看

由于《液压伺服系统》的理论涉及面广,教材上只是最基本的理论内容,当中其实留有很大的空间给学生思考,想象。

因此最好的读书方法就是对书中的每一知识点都问一个为什么。

3)适当做习题

尽量多做习题是学好《液压伺服系统》的前提,因为概念、理论的掌握是以反复做习题为基础的,教材和网站上的许多习题都是课堂上内容的精选,多做习题可以更加深刻的认识和理解书中的各个概念。

同时通过做习题,可以进一步发现问题,并且带着问题去复习,这样可以达到事半功倍的效果。

4)认真对待实验课

液压传动是实践性很强的课程,通过实验来验证所学的理论,来巩固概念,开拓思路,提高分析问题、解决问题的能力,锻炼心理素质,提高心理承受能力。

学生应该充分重视每一次实验课,课前应认真学习教师提供的实验指导书,弄明白每一次实验的目的、实验的内容,设计合理的实验步骤,在实验过程中,要善于思考,善于总结,实验完成后要认真写实验报告。

由于液压传动的课程特点,有些实验涉及面非常大,实验过程中很可能出现一些意想不到的问题,学生在实验过程中遇到问题,一定不要气馁,要善于总结各种问题,不仅要知其然,更要知其所以然,那么你的经验和知识将随着问题的解决越来越丰富。

总之个人认为这门课是以以前学的《控制工程基础》和《液压传动》为基础的,是两者的综合和延伸,在学习这门课时应把以前的书和笔记拿出来看看,温故而知新。

扩展阅读:

电液控制工程课程考查论文

机械工程学院

SchoolofMechanicalEngineering

机械电子工程专业

学院:

_机械工程学院___专业:

__机电工程____班级:

__机电103____学号:

_1008030259____学生姓名:

__王茂坤_____日期:

_202*/12/4__

工程机械底盘机构液压传动装置论文

0.前言

电液控制技术不仅应用于工业方面,还在生活、军事等方面有着广泛的应用。

小到日常

生活中的日用品,大至国家的军事、国防、航空航天等电液控制技术都得到了充分的利用。

例如应用于国防工业的航空航天、海洋工程、武器、舰船;民用工业的运输业、石油化工、车辆与工程机械以及机器人等领域。

各大院校相关专业的实验室,如机械专业,土木工程专业在试验台对加载试验件进行反复试验的过程中,大量运用液压伺服控制系统。

电液控制技术的发展不仅推动着我国工业的发展,还让人们的生活水平有了提高,并且增强了我国的军事力量。

电液控制技术作为连接机电技术和大功率工程控制设备之间的桥梁,它的开发与普及,使工程系统的控制技术进入了现代控制工程的新行列,不同程度地确立了机电一体化的技术优势。

1.工程机械底盘液压传动装置介绍

1.1工程机械底盘液压传动装置的用途介绍

工程机械底盘液压传动装置以连续旋转的运动形式在发动机与行走装置之间传递动力。

近十多年来,液压传动在工程机械行走系统中的应用取得了长足进展,挖掘机械、路面机械等非牵引机械几乎全为液压传动,即使典型的牵引机械如装载机、平地机、推土机等也在大量采用液压传动,并以迅猛之势快速发展。

1.2工程机械底盘液压传动装置的类别

工程机械底盘液压传动装置可分为两类:

(2)液力传动装置主要用于对使用和主机性能要求较高的铲土运输机械和内燃叉车等产品,其中液力变矩器和动力换挡变速器作为底盘动力传动中的无级变速元件,可以使主机具有良好的自动适应性和操作性能。

(3)静液压传动装置主要用于液压挖掘机以及对主机性能要求较高的推土机,装载机,路面机械,压路机和内燃叉车等产品和静液压变速、转向系统和工作装置上,使主机具有良好的无级变速和操作性能。

1.3工程机械底盘液压传动装置的结构

工程机械底盘液压装置中的液压泵、马达、连接管道及其控制阀组在结构上可以有多种

组合方式,按布局形式可以分为“整体式”和“分置式”两类;按液压马达与行走装置之间的连接,有“高速方案”和“低、中速方案”;按泵、马达数量可分为单泵、单马达,单泵、多马达,多泵多马达等。

1.4工程机械底盘液压传动装置的工作过程由于正、反方向行走及制动等要求,工程机械底盘液压传动装置的泵、马达大多采用闭

式回路方式(如图)。

基于效率方面的考虑,工程机械底盘闭式液压传动装置均采用容积调节方式来变速,主

要调节参数为变量泵和变量马达的排量比,其基本组成如图所示。

为合理解决发动机、液压传动装置、负荷之间的参数匹配,以利功率利用,同时最大限度的提高元件工作寿命并降低成本;根据不同机械作业要求,选择无变速器式或简单变速器式液压传动装置,提高传动装置性能降低成本并简化控制方式等问题,液压控制引入微型计算机、各类传感元件和电液比例阀,通过传感器检测车辆各种状态参数,反馈给计算机。

通过计算机运算输出理想的控制目标指令,使车辆在整个工作范围内达到自动化控制,机器的燃料经济性、动力性、作业生产率达到最佳值。

例如泵转速控制原理图

以牵引型履带驱动方式为例说明其工作过程。

牵引型履带驱动原理如图所示。

两侧履带分别由两个对称的双马达减速驱动装置驱动,通过控制两侧液压泵的不同排量及供油方向,可以实现前进、后退、直行、转弯等功能。

由于为双泵供油方式,为操纵方便以及达到液压系统与发动机良好匹配,液压泵选用电动比例排量控制,通过与微控制器相结合,将发动机的转速、供油量参数和液压系统压力、泵排量等参数纳入控制其计算,使发动机和液压泵达到最佳匹配和自动控制。

马达1为主传动元件,完成主要工作,宜选用高速变量马达;马达2可选用高速变量马达,亦可选用具有“自由轮”工况的内曲线多作用低速大扭矩马达或具有“真空”工作能力的摆缸式中速马达。

当两个马达均为高速变量马达时,可以在最低转速和最高转速之间进行连续无级变速;马达2为低速或中速马达时,通过两马达的不同排量组合和交替工作可形成34个档位。

马达的变量控制方式可采用微控制器控制方式和高压自动变量方式,前者性能好但比较麻烦,后者则简单可靠,应用普遍。

1.5工程机械底盘液压传动装置的性能与特点

1).液压传动装置中泵与马达为可分式结构形式。

这种形式便于元件布置,给工程机械

设计带来极大方便,使结构多样化并提高性能。

2).转矩双向传递。

这一性能使闭式液压传动无需变速装置即可实现前进、倒退操作,

同时具有反拖制动能力,操纵方便,感觉良好,可减少刹车功率和磨损,可利用只懂得回流能量驱动另一个液压泵的执行元件。

3).操纵和控制的多样性。

液压车辆这种快速机动性和操纵灵活性大大提高了作业能

力。

4).液压传动调速准确、刚度大。

速度与负荷之间无必然联系,只要不认为调速,即使

外负荷变化车辆的速度也基本不变。

5).多装置系统的匹配性。

整机功率可任意分配,可任意变换转速和扭矩并保持高效率。

6).传动性能与效率。

低速时工作压力与发动机功率相匹配,使车辆加速性能良好,功

率利用充分,传动效率高。

2.工程机械底盘液压传动装置与机械电子工程专业的紧密结合

2.1工程机械底盘液压传动装置属于机电一体化技术应用实例

工程机械底盘液压传动装置属于电液控制技术的范畴,而电液控制技术是电气与液压技

术的结合,电液控制技术与机电一体化技术是相互交融、相互包含的;工程机械底盘液压传动属于《工程机械液压传动》课程,它是工程机械的核心课程,属机械电子工程专业。

工程机械底盘液压传动装置涉及机械技术、计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、计算机与信息技术等技术,属机械电子工程技术。

从它所属类别、技术要素和应用的领域三个方面说明了工程机械底盘液压传动装置与机械电子工程是紧密结合的。

2.2工程机械底盘液压传动装置中的电液控制工程系统涉及哪些机电一体化技术

工程机械底盘液压传动装置中,传动机构如齿轮,执行机构如轮子、履带等属于机械技

术;微型计算机接受反馈信息与发送控制信息控制液压阀等元件属于计算机与信息技术;泵的排量自动适应于外部负载的变化而变化,以达到最佳的功率与力的输出、计算机根据反馈的信息控制执行元件工作于最佳的工况下等属于自动控制技术;检测液压系统中的压力流量、检测机器的运动速度等均属于传感检测技术;要求原动机(如电机)跟随控制信号变化,用到伺服技术等。

2.3机电一体化技术的技术体系结构

机电一体化技术包括机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检

测技术、伺服传动技术等。

2.4工程机械底盘液压传动装置中所涉及的技术我还没有学到的有:

工程机械底盘液压传动所涉及的技术中,像自动控制技术、传感检测技术、计算机与信

息技术、伺服技术等,对于我这个大三上学期的学生来说是没有学到的。

3.机械电子工程专业的基本论述

3.1机械电子工程专业的基本属性(所属学科、具体专业、专业涉及的学科)

机械电子工程专业属机械工程与自动化专业。

机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法,计算机软硬件应用能力,能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。

机械电子专业可细分为机械电子系统,微型,超微型机械和生物机械。

机械电子是工程科学中的一个跨学科专业,在机械制造、电子工程和计算机科学等学科的基础上建立起来的。

3.2机械电子工程专业的地位、研究的对象及要解决的问题

机械电子工程专业属国家二级学科重点学科,是20世纪80年代随着微电子技术高速发

展而兴起的一门新技术。

机械电子工程是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术,并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成的系统的总称。

它的需求背景是工厂自动化、办公自动化、家庭自动化以及社会服务自动化等。

它所研究的对象正是在这些需求下的各种各样的精密机械与微电子紧密结合的机器、机器人等。

它除了要解决当今人们对自动化产品的需求,为了能适应快速变化的市场需求和提高产品在市场中的竞争力,机械电子工程还要向着自动化程度越来越高的柔性制造系统、计算机集成制造系统的方向发展。

这就是它所要解决的问题。

3.3与机械电子工程专业密切相关的主要课程有

主要专业课程:

机械制图、机电一体化系统设计、电机与控制、工程材料、

电工与电子技术、工程力学、机械设计基础、液压与气动技术、机械制造技术基础、单片机原理与接口技术、C语言程序设计、机床电气自动控制技术、数控技术、工业机器人、可编程序控制器原理及应用、传感器原理及应用、光电技术与系统、变流技术与交流调速、电液控制工程、工程软件应用等。

3.4机械电子工程专业能够从事的工作

机械电子专业毕业生能够面向工商企业、学校、研究院(所)和政府部门,从事机电一体化产品(如数控机床)及机电一体化系统的设计、制造、开发、技术服务、教育培训、管理与维护等专业技术工作,能从事现代制造技术方面的研究与管理工作。

4、电液控制工程技术及应用重要性的基本看法

4.1电液控制工程技术发展的历程

古埃及时期就已经出现液压技术。

到了在第一次工业革命时期,液压技术的到了一

个快速的发展阶段。

在此期间,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。

18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。

19世纪初液压技术取得了一些重大的进展,其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。

第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。

出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。

20世纪50~60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。

电液伺服动作器也被用于空间运载火箭的导航和控制。

电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。

其次是工程机械。

在以后的几十年中,电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制等领域。

电液比例控制技术及比例阀在20世纪60年代末70年代初出现。

70年代,随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生,基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。

4.2电液控制工程技术内涵与技术体系

电液控制技术包括电液比例技术和电液伺服技术,是现代控制工程的基本技术要素,它

融合了液压技术、微电子技术、检测传感技术、计算机控制技术、及自动化控制理论等技术与理论。

4.3电液控制工程系统的类别

按液压控制元件分类,电液控制工程系统分为节流控制系统和容积控制系统。

节流控制

系统又分为伺服控制系统、比例控制系统和脉冲控制系统;容积控制系统又分为液压泵控制系统、液压马达控制系统和联合控制系统。

按被控制参数分类,分为位置(或转角)控制系统、速度(或转速)控制系统、压力(或

压差)控制系统、力(或扭矩)控制系统和其他参数控制系统(如温度、加速度等)。

4.4电液控制的应用范围

由于电液控制具有结构简单、尺寸小、作用力大、快速的频率响应能力,并且有较好的

灵活性和适应能力等优点,因此作为控制领域的一个重要研究对象,它在工程技术中受到了广发的研究和应用。

比如应用于国防工业的航空航天、海洋工程、武器、舰船;民用工业的运输业、石油化工、车辆与工程机械以及机器人等领域‘各大院校相关专业的实验室,如机械专业,土木工程专业在试验台对加载试验件进行反复试验的过程中,大量运用液压伺服控制系统。

4.5电液控制技术的发展趋势

为适应液压伺服系统向高性能、高精度和自动化方向发展需要,电液控制技术发展趋势

将体现在1)虚拟化利用CAD技术全面支持伺服阀从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零件详细设计的全过程,并把计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助工艺规划、计算机辅助检验、计算机辅助测试和现代管理系统集成在一起,建立计算机制造系统使设计与制造技术有一个突破性的发展。

2)智能化发展内藏式传感器和带有计算机、自我管理技能的智能化伺服阀,进一步开发故障诊断专家系统通用工具软件,实现自动测量和诊断。

3)数字化电子技术与液压技术的结合的一个方向。

通过把电子控制装置安装与伺服阀内后改变阀的结构等方法,形成了种类众多的数字产品。

4)微型化随着液压技术的进步及竞争的加剧,微型伺服阀的技术以体积小、重量轻、单位功率大等优点而越来越受到重视。

5)绿色化减少能耗、泄露控制、污染控制。

将发展降低内耗和节流损失技术以及无泄漏元件,如实现无管连接,研制新型密封等。

5.体会与感想

电液控制技术课程的学习拓宽了我的事业,让我了解了更多的科技前沿,让我懂得用理性和专业的眼光与思维去学习思考。

电液控制技术,向我们展现了机械行业的魅力。

例如工程机械中的盾构,在挖隧道这些高强度的工程作业中,普通的机械设备是完全没有足够的能力胜任的。

只有液压传动才有这样强大而稳定的力量。

盾构就是电液控制技术的成功实例。

电液控制工程几乎涉及到所有的工程机械中,它可以说是一个国家工业技术水平的标志。

二战期间,电液控制工程技术决定了军事实力的强弱。

七十年后的今天,它仍是军事技术中的关键技术。

然而,我国的电液技术仍存在很多不足。

如高压工作系统存在较严重的泄露,使用寿命相对短等,跟国外先进的液压技术仍存在一定的差距。

发展技术不是一辈人的事。

作为一名大三学生,努力学好专业知识是我们的职责与荣耀。

通过这门课程的学习,使我对机械电子工程专业有了更进一步的认识和了解,对于我以后的专业课的学习有一定的指导意义。

这门课程作为一门选修课程,虽然学习的内容不深入,仅仅停留在了认识层面,但是对我以后的自主学习具有很重要的指导价值。

【参考文献】

1.姚怀新著.行走机械液压传动与控制.北京:

人民交通出版社,202*.122.吴根茂、邱敏秀等著.实用电液比例技术.杭州:

浙江大学出版社,202*.8

3.中国力学学会流体控制工程专业委员会行走机械电液控制技术专题研讨会暨第六届全体委员会会议.202*年.秦皇岛.《液压与气动》202*.054.XX百科:

5.XX文库:

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